Новый инструмент 2-n-way для сравнения геномов и изучения эволюции
Исследователи из Мюнстерского университета под руководством биолога Юргена Шмитца и доктора Геннадия Чуракова представили новое программное обеспечение 2-n-way. Оно позволяет сравнивать любое количество геномов и систематически искать области, характеризующиеся наличием или отсутствием определенных последовательностей. Проще говоря, инструмент показывает, что отсутствует в геноме, где и когда это было утрачено или, наоборот, появилось вновь. Это помогает распознавать родственные связи между видами или особями. Подробности разработки, которая, как и её предшественник, находится в свободном доступе в интернете, опубликованы в журнале Genome Research.
Ключевые возможности и отличия
- Анализ эволюции геномов и генетических заболеваний: Инструмент позволяет анализировать не только эволюцию геномов, но и возникновение генетических заболеваний в результате делеций или инсерций — потери или вставки сегмента ДНК.
- Сравнение любого количества геномов: Решающее отличие новой модели от её предшественника GPAC (использованного сотни тысяч раз) — возможность работы с неограниченным числом геномов.
- Доступность: Программа, несмотря на сложную основу, предназначена для широкого круга пользователей — от неспециалистов до профессоров. Она связывает такие области, как эволюция, популяционная генетика и медицина.
Как это работает
Пользователям необходимо загрузить из интернета (например, с сайта National Center for Biotechnology Information, NCBI) геномы для сравнения. Программа 2-n-way проводит их выравнивание (alignment). Затем из геномных "координат" (локусов) выбираются гены, представляющие интерес, например, так называемые "прыгающие гены" (jumping genes), которые меняют своё положение в геноме.
Результаты поиска представляются в таблице с отметками "плюс" (наличие) и "минус" (отсутствие). Например, если при поиске определённого прыгающего гена у человека и шимпанзе он обнаружен, а у макаки-резуса выявлен точный пробел, это указывает на то, что человек и шимпанзе унаследовали ген от общего предка и тесно связаны. Макака-резус, сохранившая исходный локус без вставки, является более отдалённым родственником. Помимо таблицы корреляций, 2-n-way также предоставляет список последовательностей ДНК для всех локусов.
Перспективы
Хотя инструмент только что стал общедоступным, команда уже работает над упрощением процесса создания индивидуальных выравниваний (2-ways), который в настоящее время может занимать много времени. В остальном, по словам Юргена Шмитца, инструмент "интенсивно тестировался и абсолютно совершенен".